骨髓间充质干细胞向成骨细胞诱导分化的实验研究

目的:研究体外培养的骨髓间充质干细胞(MSCs)在特定的条件下诱导分化为成骨细胞.方法:从骨髓血中提取MSCs,在含10%胎牛血清,地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C的条件培养基培养的DMEM培养基中培养,放免法检测骨钙蛋白.比色法检测碱性磷酸酶、von Kossa法钙结节染色.结果:MSCs诱导培养后碱性磷酸酶、钙结节、骨钙蛋白表达明显增强.结论:MSCs在一定条件下能诱导分化为成骨细胞,能作为骨组织工程的种子细胞应用于临床治疗.     

成骨细胞与诱导剂对骨髓基质干细胞的增殖与成骨分化的影响

目的探索一种新的骨髓基质干细胞(marrow stromal stem cells,MSCs)增殖与成骨分化的体外诱导培养体系. 方法乳大鼠颅骨来源的第3代成骨细胞与诱导剂(1 nmol/L地塞米松、10 mmol/L β-甘油磷酸钠、50μg/ml抗坏血酸)对大鼠股骨、胫骨来源的MSCs生长的影响.于8块24孔板上培养MSCs,每孔接种5×104个第3代MSCs.按培养成分不同分为4组,每组2块.DMEM培养为对照组;诱导剂培养为诱导剂组;成骨细胞培养为成骨细胞组;联合使用成骨细胞与诱导剂培养为联合诱导组.计数诱导1～8 d各组MSCs的数量并绘制细胞生长曲线,检测诱导10 d的MSCs的碱性磷酸酶活性,采用RT PCR检测诱导2周时MSCs骨钙素mRNA的表达水平.结果原代及传代MSCs形态正常.细胞生长曲线示MSCs数量均随时间延长增加.成骨细胞组增殖最快,诱导剂组增殖最慢,5～8 d成骨细胞组及诱导剂组细胞数量与对照组比较,差异有统计学意义(P＜0.05).联合诱导组碱性磷酸酶活性为2.01±0.56 U与对照组0.68±0.14 U、诱导剂组1.27±0.43 U及成骨细胞组0.77±0.19 U比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).对照组不表达骨钙素mRNA,诱导剂组为0.783±0.094、联合诱导组为0.814±0.071与成骨细胞组0.302±0.026比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论联合使用成骨细胞和诱导剂诱导MSCs,不影响MSCs的正常增殖而促进MSCs的成骨分化,诱导效果较好,可望成为一种新的骨组织工程种子细胞的体外培养体系.     

胰岛素样生长因子-1对成纤维细胞向成骨细胞转化的影响

目的 探讨胰岛素样生长因子-1对成纤维细胞(Fb)向成骨细胞转化的影响. 方法 Fb来源于成年新西兰大白兔,通过分离、纯化、培养而得到.实验分为3组:空白对照组、成骨诱导组和实验组.空白对照组:常规培养液培养,不加入任何诱导剂及干预因子;成骨诱导组:成骨诱导液为常规培养液中加入浓度为1×10-8 mol/L地塞米松、50 mg/L维生素C、10 mmol/L β-甘油磷酸钠;实验组:成骨诱导液中加入终浓度为50 ng/mL的IGF-1.采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法检测各组细胞增殖情况,检测各组细胞碱性磷酸酶(ALP)活性,测定各组细胞培养后6d后的骨钙素含量,采用钙钴染色评价培养后2周的成骨能力.结果 实验组细胞增殖较其他两组旺盛,差异有统计学意义(P＜0.05),而空白对照组和成骨诱导组差异无统计学意义(P＞ 0.05).ALP活性和骨钙素测定:实验组ALP表达明显高于其他两组,差异有统计学意义(P＜0.05);成骨诱导组ALP表达高于空白对照组,差异有统计学意义(P＜0.05).实验组钙化结节数量明显较其他两组多,成骨诱导组次之,空白对照组未见钙化结节.结论 胰岛素样生长因子-1可以促进Fb在成骨过程中的增殖以及增加其成骨能力.     

吸脂组织中脂肪干细胞分离和定向分化的研究

目的探讨吸脂组织中的干细胞分离和体外诱导分化为表皮样细胞、成骨细胞及脂肪细胞的可能性。方法通过电动负压吸引获取1例行吸脂手术的30岁女性腹部脂肪组织,酶消化法获取脂肪来源干细胞,体外培养扩增,通过流式细胞仪检测表面抗原的表达。取生长良好的第3代人脂肪来源干细胞,分别应用成表皮诱导培养液（70％培养液A＋30％成纤维细胞培养基上清液＋10ng／L表皮生长因子）,成骨诱导培养基（DMEM／10％FBS,0．1μmol／L地塞米松,50μmol／L维生素C,10mmol／Lβ-甘油磷酸钠,100U／ml青霉素,100U／ml链霉素）和成脂肪细胞诱导培养基（DMEM＋10％FBS＋500μmol／L1-甲基-3-异丁基黄嘌呤＋1μmol／L吲哚美辛）诱导20d后,分别对成表皮诱导组进行免疫组化检测CK19表达,成骨诱导组进行碱性磷酸酶检测,成脂诱导组进行油红O检测。结果流式细胞仪鉴定结果示,人脂肪来源干细胞CD44和CD49d为阳性,CD34为阴性。诱导20d后,成表皮诱导组示免疫组织化学鉴定结构显示有CK19的表达;成骨诱导组示细胞碱性磷酸酶染色阳性;成脂肪细胞诱导组示油红O染色,胞质内脂滴均被染成红色,证实为脂性液体。结论从吸出的脂肪组织中分离出脂肪来源干细胞,在体外进行了脂肪干细胞的扩增和传代,所分离的脂肪来源干细胞具备多向分化能力。     

人骨髓间充质干细胞定向诱导分化为成骨细胞及其鉴定

目的探讨将成人骨髓间充质干细胞(MSCs)定向诱导分化为成骨细胞的方法,并对所诱导细胞的成骨特性进行鉴定. 方法分离人骨髓,梯度离心并结合全骨髓法进行培养,培养基中添加成骨诱导剂地塞米松、β-甘油磷酸钠及抗坏血酸.贴壁细胞传代,取第3代细胞鉴定其成骨特性;在倒置相差显微镜下观察细胞形态,钙-钴法染色检测碱性磷酸酶(ALP)表达,免疫组织化学检测Ⅰ型胶原表达,原位杂交检测骨连接素(ON)、骨桥素(OP)表达,Von Kossa 染色检测钙结节形成. 结果第3代人MSCs呈典型的成骨细胞形态,可连续传代10次;ALP染色阳性率达85%;Ⅰ型胶原、ON和OP表达阳性;Von Kossa 染色可见钙结节形成. 结论成功地将人MSCs诱导分化为成骨细胞,所诱导的细胞具有典型的成骨细胞特性.     

GSB中药血清对rMSCs定向诱导分化为成骨细胞的影响

目的观察GSB中药血清对大鼠MSCs定向诱导分化成骨的影响。方法将培养的rMSCs分为对照组（C组）[含10%胎牛血清,100U/ml青霉素和100μg/ml链霉素的完全培养液]、诱导组（O组）[完全培养液,加诱导培养液（0.1μmol/L地塞米松、10mmol/Lβ-甘油磷酸钠及50μg/ml维生素C）,加20%空白血清]和含药血清诱导组（G组）[完全培养液加诱导培养液诱导培养液中加入20%含药血清）。显微镜下观察细胞形态变化,生化法测定上清中Ca^2＋浓度,Gomori改良钙钴法进行ALP染色,Von Kossa法进行矿化结节染色,RT-PCR法测定Ⅰ型胶原（COLL1）和脂蛋白脂酶（LPL）的表达,放免法测定上清中骨钙素含量。结果O组和G组在加入诱导培养液3-4天后梭形细胞比例减少,细胞变形成多角形、乃至方形,部分区域细胞成多层生长;改良Gomori钙钻法碱性磷酸酶染色阳性细胞,Von Kassa染色发现钙盐沉积;培养9d后细胞Ca^2＋浓度开始升高,并随时间持续显著增长,且G组明显高于O组。自第15d后,O组和G组细胞ALP活性随时间延长而明显增高,且G组显著高于O组;培养的第14d,G组骨钙素分泌量明显高于O组。成骨诱导剂作用MSCs12d后,COLLⅠ mRNA表达阳性,LPL mRNA表达阴性,且G组比O组COLLⅠ mRNA表达更强。结论补肾填精中药GSB促进骨钙素分泌、增强ALP活性、促钙盐沉积,具有增强成骨诱导剂诱导rMSCs向成骨细胞分化,并促进成骨细胞成熟作用。     

脂肪组织来源干细胞的成骨诱导和外源性基因转染表达研究

目的：探讨脂肪组织来源的干细胞（ADSCs）表达外源性基因的可能性。方法：取小香猪腹部皮下脂肪组织，通过Ⅰ型胶原酶消化、离心等方法分离培养ADSCs，再经原代培养和传代培养。利用成骨诱导剂（10^-7mol/L地塞米松、10mmol/Lβ-甘油磷酸钠和50mg/L左旋抗坏血酸）诱导ADSCs向成骨方向分化，观察其生长形态，并通过Gomori改良钙钴法和von Kossa染色对其成骨表型进行鉴定。另设一对照组，培养基中不加入成骨诱导剂。脂质体介导人内皮细胞生长因子（hVEGF）和骨形态发生蛋白-2（hBMP-2）转染ADSCs细胞，观察转染后细胞形态和生长情况，用逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）和免疫细胞化学方法分别检测hVEGF mRNA、BMP-2 mRNA及其蛋白质表达。结果：成骨诱导剂能显著诱导体外培养的ADSCs向成骨细胞分化，诱导19d的ADSCs体积增大，细胞由梭形变为多边形，Gomori改良钙钴法染色显示其胞浆内富含碱性磷酸酶颗粒，诱导15d和19d，碱性磷酸酶阳性细胞分别为（25.0±7.5）%和（49.7±6.9）%。von Kossa染色表明聚集的细胞团中央有钙化结节形成。RT-PCR检测证实，经质粒转染的ADSCs中hVEGF和hBMP-2基因表达明显增强，对照组呈弱表达。免疫组织化学检测证实转染ADSCs内有棕色的阳性颗粒出现，未转染细胞则呈现阴性。结论：ADSCs能被成功诱导为成骨细胞，hVEGF和hBMP-2基因能成功地转入ADSCs并表达，这为促进骨组织工程的血管化和成骨活性奠定了基础。     

人胎盘间充质干细胞的体外分离纯化及成骨能力的研究

目的通过体外分离纯化人足月胎盘间充质干细胞(hPMSCs),以研究其生物学特征及成骨能力。方法 采用胶原酶消化贴壁培养及人淋巴细胞分离液从人足月胎盘中分离纯化间充质干细胞(MSCs);流式细胞仪检测其细胞表面标志物的表达并运用MTT测定细胞生长曲线;电镜观察细胞超微结构;地塞米松、维生素C与β-甘油磷酸钠联合诱导其向成骨细胞分化,碱性磷酸酶及茜素红染色检测其碱性磷酸酶活性及钙结节。结果培养14天后可见大量贴壁细胞呈成纤维状生长,传代后增殖能力显著增强;强表达CD44,CD29,不表达CD34,CD45;经诱导后具有向成骨细胞分化的潜能,茜素红及碱性磷酸酶染色结果阳性。结论 人足月胎盘中同样含有MSCs,与其他来源的MSCs生物学特性相似,并且具有向中胚层细胞分化的能力,可作为组织工程及细胞替代疗法新的干细胞来源。     

核心结合因子α1促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的实验研究

目的观察核心结合因子α1(core binding factor α1,Cbfα1)对兔骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)的促成骨效应.方法体外分离培养日本大白兔MSCs,按培养方法的不同分为3组.对照组:常规培养;单纯诱导组:以条件培养液(低糖DMEM 10%胎牛血清 10 mmol/L地塞米松 50 mg/L维生素C 10 mmol/L β-甘油磷酸钠)培养;实验组:以AdEasy1/Cbfα1转染MSCs,加入条件培养液培养.在诱导3 d,1、2、3和4周时,行组织学观察和免疫组织化学等方法检测成骨标志碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和骨钙素的表达.结果体外培养兔MSCs生长良好,实验组AdEasy1/Cbfα1转染后90%以上MSCs表达绿色荧光蛋白.实验组及单纯诱导组ALP染色呈棕黑色阳性,随培养时间延长逐渐加深,对照组仅少量散在细胞ALP呈弱阳性;第1、2、3和4周实验组ALP浓度与单纯诱导组及对照组比较,差异有统计学意义(P＜0.05).实验组及单纯诱导组从2周开始有红色的阳性染色矿化结节出现,对照组为阴性,结节数目随时间推移而增多.实验组及单纯诱导组1周时有少量骨钙素染色阳性,2、3及4周时大量出现,对照组为阴性.结论应用Cbfα1可促进兔MSCs向成骨细胞分化,其分子机制仍需进一步深入研究.     

煅烧骨与诱导的MSCs复合的实验研究

目的：观察大鼠骨髓基质干细胞（MSCs）与经胶原涂层处理的煅烧骨（CCB）复合行体外培养时贴附、增殖能力的变化,探讨构建组织工程骨体外培养的最适时间。方法：制备鼠尾胶原（I型胶原）,无菌条件下,将煅烧骨置于胶原液中,2h后取出骨块,置滤网中将孔内外的胶原溶液沥干。体外培养的大鼠MSCs经矿化液诱导向成骨细胞分化。将分化后的成骨细胞滴加到涂胶原的煅烧骨块上,同时以未涂胶原的煅烧骨块为对照组。3天,7天时取材,扫描电镜下观察实验组与对照组成骨细胞在煅烧骨表面的贴附数量及形态,用细胞计数法测定细胞在两组材料的生长曲线,组织化学方法检测成骨细胞的ALP活性。结果：扫描电镜发现实验组成骨细胞的贴附数量显著高于对照组（P〈0．01）。细胞计数认为实验组细胞在材料上粘附数量多,增殖速度快。实验组ALP活性明显高于对照组（P〈0．01）。结论：胶原修饰的煅烧骨具有良好的组织相容性,能明显提高成骨细胞的贴附,并且促进成骨细胞活性维持,体外培养7～8天时,材料上的细胞数达到最大,应尽快植入体内。     

富血小板血浆对青山羊骨髓间充质干细胞增殖分化的影响

目的观察富血小板血浆（platelet-rich plasma,PRP）对体外培养的中国青山羊骨髓间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cells,MSCs）增殖和成骨分化的影响,探讨PRP促进骨修复的细胞学机制。方法将体外培养第3代中国青山羊MSCs,分为对照组（单纯血清培养组）和PRP组（加入10%PRP复合培养）,通过相差显微镜观察细胞生长情况,于2、4、6、8d采用MTT法检测细胞增殖活性。将体外培养的第3代细胞分为对照组、地塞米松组（dexamethasone,DEX）组、PRP组,于培养第7天行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）、第18天行矿化结节染色检测细胞成骨分化活性。结果相差显微镜下见PRP组细胞最先达到汇合,MTT法显示PRP组2、4、6、8d的平均吸光度（A）值分别为0.252±0.026、0.747±0.042、1.173±0.067、1.242±0.056明显高于对照组（A值分别为0.137±0.019、0.436±0.052、0.939±0.036、1.105±0.070）（P〈0.01）。与对照组比较,PRP组ALP阳性细胞数增多,矿盐沉积减少;DEX组ALP阳性细胞数减少,矿化结节形成明显增多。结论PRP能明显促进中国青山羊MSCs增殖,抑制MSCs向成骨细胞分化。     

不同微环境对人骨髓间充质干细胞体外增殖和分化的影响

目的评价不同微环境对人骨髓间充质干细胞（hBMSC）体外增殖和分化的影响。方法采用全骨髓贴壁分离法培养hBMSC,传至第3代后分别在4种微环境下培养：10％FBS组、10％CS组、1g／L植物源重组人血清白蛋白（OsrHSA）组、单纯DMEM组。采用CCK-8比色法测定细胞一周增殖率。以不加成骨诱导液为对照组,实验组添加成骨诱导液后第1周和第2周行碱性磷酸酶染色,第3周和第4周行茜素红染色,评估不同时段各组细胞成骨分化程度。结果采用单纯DMEM组培养hBMsC,细胞增殖率基本不变,后期下降;10％FBS组、10％CS组和1g／LOsrHSA组均能显著提高hBMSC增殖率（P〈O．05）,以10％FBS组效果最好。碱性磷酸酶染色和茜素红染色显示,单纯DMEM组和对照组均未发现钙沉积阳性细胞;10％FBS组、10VooCS组和1g／LOsrHSA组在各阶段均出现阳性染色,随着诱导时间延长颜色明显加深;10％CS组和1g／LOsrHSA组各时间段阳性染色程度明显较10％FBS组弱,10％CS组其次,1g／LOsrHSA组最差。结论细胞外基质微环境对hBMsC生长分化至关重要,含血清的微环境能更好地促进hBMSC增殖及维持hBMSC分化特性。     

血管内皮生长因子165基因转染的骨髓基质细胞异位成骨的初步研究

目的：将血管内皮生长因子165（VEGF165）基因转染的大鼠骨髓基质细胞（MSCs）和β-磷酸三钙复合后,植入原大鼠肌肉中,探索转染外源基因的MSCs异位成骨能力。方法：SD大鼠12只,在全麻及无菌条件下取其左侧股骨的骨髓基质细胞,并用矿化液诱导培养。在脂质体介导下将构建成功的真核表达载体pcDNA3.1-VEGF165转染到诱导培养的MSCs,G-418筛选阳性细胞克隆,将阳性克隆细胞和未转染的MSCs共同接种于β-磷酸三钙上,体外培养7天后,植入原大鼠肌肉内。分别于4周、8周和12周处死动物,观察异位成骨情况。结果：骨髓基质细胞-β-磷酸三钙复合体植入肌肉后,材料周围血管生长较多,随着植入时间的延长,小的骨岛逐渐融合为大的骨块,并有骨髓腔样结构,表现出较好的异位成骨能力。结论：应用VEGF165基因转染MSCs作为种子细胞植入体内后,有利于发挥VEGF165的血管化作用,同时促进组织工程骨的成骨速度,将会成为组织工程骨血管化探索的方向。     

TGF-β2体外诱导骨髓间充质干细胞表达软骨细胞表型的观察

目的：观察骨髓间充质干细胞（MSCs）在TGF-β2诱导下向软骨细胞表型转化的能力,探讨其作为软骨组织工程种子细胞的可能性。方法：抽取兔髂骨骨髓液3-4ml,进行原代和传代培养,传代后实验组以高糖DMEM无血清特定培养液诱导f含TGF-β2 10ng／ml、地塞米松10^-7M、维生素C50μmol／L）,对照组以高糖DMEM无血清培养液培养,相差显微镜下观察细胞形态变化,免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达。结果：诱导后细胞体外扩增能力显著降低,细胞形态由成纤维样梭形向多角形、多边形或类圆形转变,诱导21天后细胞形态变化最为显著,Ⅱ型胶原免疫组化染色深而均匀。结论：TGF-β2可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化,分泌软骨细胞特异性基质,有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

陶瓷化骨-水凝胶与骨髓基质细胞自体皮下成骨实验

目的观察重组人骨形成蛋白(recombinant human bone morphogenetic protem 2,rhBMP-2)-转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)与陶瓷化骨-水凝胶和骨髓基质细胞复合后,植入自体皮下成骨能力的影响.方法用矿化液诱导第1代成年SD大鼠骨髓基质细胞(marrow stromal cells,MSCs)5 d后,应用改良钙钴法染色、Von Kossa染色、免疫组织化学染色观察诱导后的MSCs向成骨细胞分化情况.将收集的细胞(5×106/ml)分成3组,A组加入rhBMP-2(5μg)-TGF-β(0.05μg),B组加入rhBMP-25μg,C组不加生长因子作为空白对照;然后将细胞接种在陶瓷化骨-水凝胶上,植入自体12只SD大鼠皮下,每组6只,每只大鼠3种材料各1块.术后4、8周取材,行组织学观察骨基质形成情况,图像分析测量单位面积骨形成量,免疫组织化学染色观察Ⅰ型胶原、BMP合成情况.结果 MSCs经过5 d矿化诱导后,大部分细胞变小,胞浆突起变短,呈多边形.改良钙钴法染色见胞浆含有棕黑色颗粒的阳性细胞,Ⅰ型胶原免疫织组化学染色见大部分细胞胞核未着色,胞浆呈棕黄色;Von Kossa染色见20 d已经形成矿化结节.动物体内植入后4周,各组均有形状不规则的条索状骨基质形成,图像分析示A组的骨基质面积明显多于B组(P＜0.01);A、B组Ⅰ型胶原平均灰度值明显低于C组(P＜0.01),各组BMP的表达无明显差异(P＞0.05).8周时各组均有形状不规则的条索状、斑块状砖红色骨基质形成,A、B两组成熟骨面积明显多于C组(P＜0.01);Ⅰ型胶原、BMP均有阳性表达,但各组间平均灰度值无明显差异(P＞0.05).结论陶瓷化骨-水凝胶与MSCs复合物植入自体皮下后能形成骨组织,rhBMP 2-TGF-β复合生长因子较单纯rhBMP-2有更强的促进骨形成作用.